Koje su vrste pretvarača i njihova primjena

Postoje razni električne i elektroničke komponente koriste se za izgradnju sklopova i projekata za studente tehničkih fakulteta. Komponente su aktivne i pasivne kakomponente, senzori, pretvarači, odašiljači, prijamnici, moduli (WiFi, Bluetooth, GSM, RFID, GPS) itd. Općenito, proces transdukcije uključuje pretvorbu jednog oblika energije u drugi oblik. Ovaj postupak uglavnom uključuje osjetni element koji osjeti ulaznu energiju i zatim je pretvara u drugi oblik pomoću elementa transdukcije. Mjerilo govori svojstvu, količini ili stanju koje pretvarač pretvara u električni izlaz. Ovdje će ovaj članak raspravljati o tome što je pretvarač, tipovi pretvarača i primjena pretvarača.

Što su vrste pretvarača / pretvarača?

Pretvarač je električni uređaj koji se koristi za pretvaranje jednog oblika energije u drugi oblik. Općenito, ovi uređaji se bave različitim vrstama energija poput mehaničke, električna energija , svjetlosna energija, kemijska energija, toplinska energija, akustična energija, elektromagnetska energija itd.

Pretvarač

Na primjer, razmotrite mikrofon koji koristimo u svakodnevnom životu u telefonima i mobilnim telefonima, a koji zvuk pretvara u električne signale, a zatim pojačava u željeni opseg. Zatim mijenja električne signale u audio signale na o / p zvučnika. U današnje vrijeme fluorescentne žarulje koriste se za osvjetljenje, mijenjaju električnu energiju u svjetlost.

Najbolji pretvarač primjeri su zvučnici, mikrofoni, položaj, termometri, antena i senzor tlaka. Isto tako, postoje različite vrste pretvarača koji se koriste u električni i elektronički projekti .

Uvjeti za vrste pretvarača

U nastavku se razmatraju neki uvjeti koji se uglavnom koriste za ocjenjivanje pretvarača.

Dinamički raspon

Dinamički opseg pretvarača odnos je signala velike amplitude kao i signala najmanje amplitude, tako da pretvarač može učinkovito prevesti. Kada pretvarači imaju visok dinamički raspon, oni su precizniji i osjetljiviji.

Ponovljivost

Ponovljivost je sposobnost pretvarača da generira jednak izlaz nakon što se stimulira kroz sličan ulaz.

Buka

Izlaz pretvarača dodaje slučajni šum. U pretvaračima električnog tipa, buka koja se time dodaje može biti električna zbog toplinskog djelovanja naboja u krugovima. Mali signali mogu biti oštećeni bukom više od velikih signala.

Histereza

U ovom svojstvu, izlaz pretvarača ne ovisi samo o njegovom sadašnjem ulazu, već ovisi i o njegovom prošlom ulazu. Na primjer, aktuator koristi zupčanik koji ima određenu reakciju, kada se smjer kretanja aktuatora prevrne, tada će postojati mrtva zona prije nego što se izlaz pogona prevrne igranjem među zubima zupčanika.

Vrste pretvarača i njegove primjene

Postoje razne vrste pretvarača poput pretvarača tlaka, piezoelektričnog pretvarača, ultrazvučnog pretvarača, pretvarača temperature itd. Razmotrimo upotrebu različitih vrsta pretvarača u praktičnoj primjeni.

Neke vrste pretvarača poput aktivnih pretvarača i pasivnih pretvarača temelje se na tome je li potreban izvor napajanja ili ne.

Vrste pretvarača

Aktivni pretvarač ne zahtijeva nikakav izvor napajanja za svoje operacije. Ovi pretvarači rade na principu pretvorbe energije. Oni generiraju električni signal koji je proporcionalan i / p. Najbolji primjer ovog pretvarača je termoelement. Dok je za rad pasivnog pretvarača potreban vanjski izvor energije. Oni generiraju o / p u obliku kapacitivnosti, otpora. Tada se to mora pretvoriti u ekvivalentni signal napona ili struje. Najbolji primjer pasivnog pretvarača je fotoćelija.

Ultrazvučni pretvarač

Glavna funkcija ultrazvučnog pretvarača je pretvaranje električnih signala u ultrazvučne valove. Ovaj se pretvarač također može nazvati kapacitivnim ili piezoelektričnim pretvaračima.

Ultrazvučni pretvarač

Primjena ultrazvučnog pretvarača

Ovaj pretvarač može se koristiti za mjerenje udaljenosti zvuka na temelju refleksije. Ovo se mjerenje temelji na prikladnoj metodi u usporedbi s ravnim metodama koje koriste različite mjerne skale. Područja koja je teško pronaći, poput područja pod tlakom, vrlo visoke temperature, pomoću uobičajenih metoda mjerenje udaljenosti nije jednostavan zadatak. Dakle, ovaj mjerni sustav zasnovan na sondi može se koristiti u ovoj vrsti zone.

Predloženi sustav koristi 8051 mikrokontroleri , napajanja, ultrazvučni modul pretvarača koji uključuje odašiljač i prijamnik, koriste se blokovi LCD zaslona koji su prikazani na gornjoj shemi blokova.

Ovdje, ako se pronađe bilo koja prepreka ili bilo koji objekt koji je otkriven ultrazvučnim pretvaračem, on prenosi valove i reflektira se natrag od objekta i pretvarač ih prima. Vrijeme koje je potrošilo pretvarač za odašiljanje & primanje valova može se primijetiti uzimajući u obzir brzinu zvuka. Zatim se na temelju brzine zvuka izvodi unaprijed programirani mikrokontroler tako da se udaljenost mjeri i prikazuje na LCD zaslonu. Ovdje je zaslon povezan s mikrokontrolerom. Ultrazvučni pretvarač proizvodi valove frekvencije 40 kHz.

Pretvarač temperature

Pretvarač temperature je električni uređaj koji se koristi za pretvaranje temperature uređaja u drugu količinu poput električne energije ili tlaka ili mehaničke energije, a zatim će se količina poslati na upravljački uređaj za kontrolu temperature uređaja.

Primjena pretvarača temperature

Pretvarač temperature koristi se za mjerenje temperature zraka tako da kontrolira temperaturu nekoliko upravljačkih sustava poput klimatizacije, grijanja, ventilacije i tako dalje.

Automatski regulator brzine ventilatora zasnovan na Arduinu koji kontrolira blok dijagram temperature

Razmotrimo praktični primjer pretvarača temperature koji se koristi za kontrolu temperature bilo kojeg uređaja na temelju potrebe za različitim industrijskim primjenama. Automatski regulator brzine ventilatora zasnovan na Arduinu koji kontrolira temperaturu i pokazuje mjeru temperature na uređaju LCD zaslon .

U predloženom sustavu, IC LM35 koristi se kao pretvarač temperature. An Arduino ploča koristi se za kontrolu različitih funkcija koje uključuju analogna u digitalnu pretvorbu i LCD zaslon koji je povezan na gornjoj sl.

Temperatura se može popraviti pomoću postavki poput INC i DEC za povećanje i smanjenje. Na temelju izmjerene temperature programom Arduino ploče generirat će se modulacija širine impulsa o / p. Rezultat ovoga se koristi za kontrolirajte istosmjerni ventilator kroz IC vozača motora.

Piezoelektrični pretvarač

Pijezoelektrični pretvarač posebna je vrsta senzora, a glavna funkcija ovog pretvarača je pretvaranje mehaničke energije u električnu. Na isti se način električna energija može transformirati u mehaničku.

Piezoelektrični pretvarač

Primjene piezoelektričnih pretvarača

• Ovaj se pretvarač uglavnom koristi za otkrivanje utjecaja bubnjara štapa na elektroničke bubnjeve. A također se koristi za otkrivanje kretanja mišića, što se može nazvati akceleromiografija.
• Opterećenje motora može se odrediti izračunavanjem različitog apsolutnog tlaka, što se može učiniti upotrebom ovih pretvarača kao MAP senzora u sustavima ubrizgavanja goriva.
• Ovaj senzor može se koristiti kao osjetnik udaraca u sustavima upravljanja automobilskim motorom za uočavanje kucanja motora.

Pretvarač tlaka

Pretvarač tlaka posebna je vrsta senzora koji mijenja tlak prisiljen u električne signale. Ti se pretvarači nazivaju i indikatorima tlaka, manometrima, pijezometrima, odašiljačima i senzori tlaka .

Primjena pretvarača tlaka

Pretvarač tlaka koristi se za mjerenje tlaka određene količine poput plina ili tekućine promjenom tlaka u električnu energiju. Različite vrste ovih pretvarača poput pojačanog pretvarača napona, baznog pretvarača napetosti, mjernog pretvarača tlaka milivolta (mv), pretvarača tlaka 4-20mA i pretvarača tlaka.

Primjene pretvarača tlaka uglavnom uključuju mjerenje nadmorske visine, mjerenje tlaka, mjerenje razine ili dubine, mjerenje protoka i ispitivanje curenja. Ti se pretvarači mogu koristiti za proizvodnju električne energije ispod prekidača brzine na autocestama ili cestama gdje se sila vozila može pretvoriti u električnu energiju.

Klasifikacija vrsta pretvarača

Postoje različite metode za klasifikaciju pretvarača koji uključuju, ali nisu ograničeni na funkciju pretvarača, strukturu, inače pojavu njihovog rada. Izuzetno je jednostavno kategorizirati pretvarače poput ulaznih i izlaznih pretvarača, ali oni se tretiraju kao jednostavni pretvarači signala. Glavna funkcija ulaznog pretvarača je mjerenje veličina od neelektričnih do električnih.

S druge strane, o / p pretvarači rade sasvim suprotno jer su njihovi električni ulazni signali, dok su neelektrični izlazni signali poput pomaka, sile, tlaka, momenta itd.
Pretvarači su klasificirani u tri vrste na temelju njihova načela rada, poput električnih, toplinskih i mehaničkih. Sljedeće tri metode koriste se za klasifikaciju pretvarača.

• Fizički učinak
• Fizička količina
• Izvor energije
• Načelo transdukcije
• Primarni i sekundarni pretvarač
• Analogni i digitalni pretvarač
• Pretvarač i inverzni pretvarač

Fizički učinak

Prva klasifikacija pretvarača može se izvršiti na temelju fizičkog učinka. Ovo je prva klasifikacija pretvarača koja ovisi o fizičkom učinku, a koristi se za promjenu količine iz fizičke u električnu. Na primjer, promjena bakrenih elemenata unutar otpora bit će proporcionalna promjeni temperature. Evo fizikalnih učinaka koji se koriste za promjenu otpora, induktiviteta, kapacitivnosti, Hallov efekt i piezoelektrični efekt

Fizička količina

Druga klasifikacija pretvarača može se izvršiti na temelju promijenjene fizičke veličine, odnosno krajnje upotrebe pretvornika iza pretvorbe. Na primjer, pretvarač tlaka je pretvarač koji pretvara tlak u električni signal. Klasifikacija pretvarača na temelju fizičke veličine uključuje sljedeće.

• Pretvarač protoka poput mjerača protoka
• Pretvarač ubrzanja poput akcelerometra
• Pretvarač temperature poput termoelementa
• Pretvarač razine poput zakretne cijevi
• Pretvarač tlaka poput mjerača Bourdon
• Davač pomaka poput linearnog varijabilnog diferencijalnog transformatora (LVDT)
• Pretvornik sile poput dinamometra

Izvor energije

Razvrstavanje pretvarača na osnovu izvora energije može se izvršiti kroz dvije vrste koje uključuju sljedeće.

• Aktivni pretvarači
• Pasivni pretvarači

Aktivni pretvarači

U ovoj vrsti pretvarača ulazna energija može se koristiti kao upravljački signal dok se energija odašilje napajanjem prema proporcionalnom izlazu.

Na primjer, u aktivnom pretvaraču poput mjerača naprezanja, naprezanje se može promijeniti u otpor. Međutim, kako je energija napetog elementa manja, tada se energija za izlaz može dati vanjskim napajanjem.

Pasivni pretvarači

U ovom pretvaraču se ulazna energija može pretvoriti izravno u izlaznu. Na primjer, pasivni pretvarač poput termoelementa, gdje god se toplinska energija može apsorbirati s ulaza, može se promijeniti u naponski ili električni signal.

Načelo transdukcije

Klasifikacija pretvarača može se izvršiti na temelju medija transdukcije. Ovdje medij može biti kapacitivan, otporan ili induktivan na temelju metode pretvorbe koja pokazuje kako ulazni pretvarač mijenja ulazni signal u otpor, induktivitet i kapacitivnost.

Primarni i sekundarni pretvarač

Primarni pretvarač uključuje električne i mehaničke uređaje. Mehanički uređaji nazivaju se i primarnim pretvaračima, koji se koriste za promjenu fizičke i / p veličine u mehanički signal. Glavna funkcija drugog pretvarača koristi se za promjenu signala iz mehaničkog u električni. Veličina o / p signala uglavnom ovisi o i / p mehaničkom signalu.

Primjer

Najbolji primjer primarnog i sekundarnog pretvarača je Bourdonova cijev, jer tako cijev djeluje poput primarnog pretvarača da bi primijetio silu, kao i da je promijeni u dislokaciju s otvorenog kraja. Iščašenje otvorenih krajeva pomiče središte LVDT-a. Središnje kretanje može inducirati izlazni napon koji je relativan izravno na iščašenje otvorenog kraja cijevi.

Stoga se dvije vrste transdukcije odvijaju unutar cijevi. Prvo se sila može promijeniti u dislokaciju, a nakon toga se promijeni u napon pomoću LVDT. Bourdonova cijev je glavni pretvarač, dok je LVDT sekundarni pretvarač.

Analogni i digitalni pretvarač

Razvrstavanje pretvarača može se izvršiti na temelju njihovih izlaznih signala koji su kontinuirani, inače diskretni.

Glavna funkcija analognog pretvarača je promjena količine ulaza u stalnu funkciju. Najbolji primjeri analognog pretvarača su LVDT, termoelement, mjerač napona i termistor. Digitalni pretvarači koriste se za promjenu količine ulaza u digitalni signal koji radi na maloj ili velikoj snazi.

Digitalni pretvarač koristi se za mjerenje fizičkih veličina za prijenos podataka poput kodiranih digitalnih signala, a ne kao neprekidnih promjena napona ili struja. Tipovi digitalnih pretvarača su enkoderi osovine, digitalni resolveri, digitalni tahometri, senzori efekta Hall-a i granični prekidači

Pretvarači i inverzni pretvarači

Pretvarač - Uređaj koji pretvara neelektričnu veličinu u električnu količinu poznat je kao pretvarač.

Inverzni pretvarač - Pretvarač koji pretvara električnu veličinu u fizičku veličinu, takav tip pretvarača poznat je kao inverzni pretvarač. Pretvarač ima visok električni ulaz i nizak neelektrični izlaz.

Mjerni pretvarač napetosti

Glavna funkcija sonde s manometrom je električno pretvaranje fizičkih veličina. Oni funkcioniraju mijenjanjem fizičkih veličina u mehanički tlak unutar komponente poznate kao osjetni element i nakon toga električno pretvaraju naprezanje pomoću mjerača naprezanja.

Mjerenje naprezanja

Struktura osjetnog elementa, kao i mjerač naprezanja, dizajnirani su optimalno da daju proizvode za rukovanje i vrhunsku preciznost. Ti se pretvarači klasificiraju općenito na temelju njihove primjene na vrste građevina / niskogradnje ili opće tipove. Neki od pretvarača općeg tipa koriste se u građevinarstvu ili građevinarstvu. Vrste mjernih pretvarača napetosti su mjerač napona žice, mjerač naprezanja folije i poluvodički mjerač naprezanja.

Induktivni pretvarač

Induktivni pretvarač radi na principu promjene induktivnosti zbog značajne transformacije unutar količine koju treba izmjeriti. Na primjer, LVDT je ​​induktivni pretvarač tipa, koji se koristi za mjerenje pomaka poput dispariteta napona između njegova dva sekundarna napona. Ti su naponi rezultat indukcije zbog promjene fluksa unutar sekundarne zavojnice dislokacijom željezne šipke. Tipovi induktivnog pretvarača su jednostavna induktivnost i međusobna induktivnost s dvije zavojnice.

Induktivni pretvarač

Vrste pretvornika Karakteristike

Karakteristike pretvornika dane su u nastavku koje se određuju ispitivanjem o / p odziva pretvarača na niz i / p signala. Uvjeti ispitivanja stvaraju što je moguće bliže određene radne uvjete. Na ispitne podatke mogu se primijeniti metode proračunskih i standardnih statističkih podataka.

Karakteristike pretvarača igraju ključnu ulogu pri odabiru odgovarajućeg pretvarača, posebno za određeni dizajn. Dakle, poznavanje njegovih karakteristika neophodno je za prikladan odabir. Dakle, karakteristike pretvarača kategorizirane su u dvije vrste poput statičke i dinamičke.

• Preciznost
• Razlučivost
• Osjetljivost
• Zanošenje
• Linearnost
• Sukladnost
• Raspon
• Histereza
• Iskrivljenje
• Buka
• Linearnost
• Osjetljivost
• Razlučivost
• Prag
• Raspon i raspon
• Točnost
• Stabilnost
• Zanošenje
• Ponovljivost
• Odzivnost
• Prag
• Ulazna i O / P impedansa

Statičke karakteristike

Statičke karakteristike pretvarača skup su akcijskih kriterija koji se prepoznaju tijekom statičke kalibracije, što znači objašnjenje vrijednosti mjerenja kroz temeljno održavanje izračunatih veličina, jer se konstantne vrijednosti vrlo sporo mijenjaju.

Za instrumente se skup kriterija može definirati za izračunavanje veličina koje se postupno mijenjaju s vremenom, inače su uglavnom konstante koje se ne razlikuju kroz vrijeme poznate kao statičke karakteristike. Karakteristike uključuju sljedeće.

Dinamičke karakteristike

Dinamičke karakteristike pretvarača prenose se na njegove performanse nakon što je izmjereni kapacitet funkcija vremena koja se brzo mijenja s obzirom na vrijeme. Jednom kada se ove karakteristike oslanjaju na performanse pretvarača, tada je izmjerena količina u osnovi stabilna.

Dakle, ove se karakteristike oslanjaju na dinamičke ulaze jer se oslanjaju na vlastite parametre i karakter ulaznog signala. Dinamičke karakteristike pretvarača uključuju sljedeće.

• Vjernost
• Brzina odgovora
• Širina pojasa
• Dinamička pogreška

Općenito, obje karakteristike pretvarača poput statičke i dinamičke provjerit će njegove performanse i odrediti koliko učinkovito može prepoznati željene ulazne signale, kao i odbiti nepotrebne ulaze.

Primjene vrsta pretvarača

O primjenama vrsta pretvarača govori se u nastavku.

• Tipovi pretvarača koriste se u elektromagnetskim primjenama poput antena, magnetskih uložaka, senzora efekta Hall-a, glava za čitanje i upisivanje diska.
• Tipovi pretvarača koriste se u elektromehaničkim primjenama poput akcelerometara, LVDT, galvanometara, senzora tlaka, ćelija opterećenja, MEMS, potenciometra, senzora protoka zraka, linearnih i rotacijskih motora.
• Tipovi pretvarača koriste se u elektrokemijskim primjenama kao što su senzori kisika, senzori vodika, pH metri,
• Tipovi pretvarača koriste se u elektroakustičkim primjenama poput zvučnika, piezoelektričnih kristala, mikrofona, ultrazvučnih primopredajnika, sonara itd.
• Tipovi pretvarača koriste se u fotoelektričnim aplikacijama poput LED-a, fotodioda, laserskih dioda, fotoelektričnih ćelija, LDR-ova, fluorescentnih, žarulja sa žarnom niti i foto-tranzistora
• Tipovi pretvarača koriste se u termoelektričnim primjenama kao što su termistori, termoelementi, otporni temperaturni detektori (RTD)
• Tipovi pretvarača koriste se u radioakustičkim aplikacijama poput Geiger-Muller cijevi, radio odašiljača i prijamnika

Dakle, ovdje se radi o svemu različite vrste pretvarača koristi se u nekoliko električni i elektronički projekti . Jeste li fasciniraniprovedba projekata pomoću pretvarača? Zatim, dajte svoje prijedloge komentirajući u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koja je glavna funkcija pretvarača?